Нанопластики в сельском хозяйстве: выводы из двух десятилетий исследований инженерных наноматериалов
Нанопластики становятся новыми загрязнителями в сельском хозяйстве. Два десятилетия исследований инженерных наноматериалов предлагают методы и механистическое понимание, но разнообразие полимеров нанопластиков, их выветривание и содержание добавок требуют гибридной характеристики и целенаправленного изучения влияния на растения, почву и микробиоту.
Нанопластики (NPs) — это возникающие загрязнители в сельском хозяйстве. Два десятилетия исследований инженерных наноматериалов (ENMs) предоставляют методы, модели и механистические рамки, которые могут информировать исследования NPs, однако важные различия требуют адаптированных подходов.
Характеризация NPs требует гибридных методов. Аналитические инструменты, разработанные для ENMs, остаются полезными, однако анализ NPs должен включать методы, ориентированные на полимеры, чтобы отразить гетерогенность, возникающую вследствие природного выветривания, наличия добавок и старения поверхности.
Взаимодействия между растениями и NPs могут происходить через корни, семена и листья. В отличие от многих ENMs, действие которых связано с высвобождением реакционноспособных ионов, NPs влияют на растения через физические свойства, такие как размер, гидрофобность и функциональные группы на поверхности. Эти характеристики вызывают опасения относительно нарушения мембран и возможного транспортирания в последующие поколения сельскохозяйственных культур.
Почва служит динамичным резервуаром для NPs. В отличие от растворяющихся ENMs, NPs подвергаются физическому старению и гетероагрегации в почвах. Почвы также могут выступать в роли векторов, которые либо усиливают, либо подавляют подвижность агрохимикатов при наличии NPs, потенциально изменяя судьбу и экспозицию агрохимикатов.
Микробные сообщества реагируют на NPs способами, в большей степени обусловленными специфическими свойствами NPs, чем простым токсическим эффектом. Изменения в циклировании питательных веществ и динамике генов резистентности были идентифицированы как ключевые эффекты на микробном уровне, связанные с характеристиками NPs.
Сравнительное изучение ENMs и NPs может ускорить механистическое понимание и способствовать разработке прогнозных моделей поведения NPs в аграрных системах. Прояснение того, как NPs взаимодействуют с почвой, культурами и микробами, имеет решающее значение для оценки рисков для здоровья почв, продуктивности культур и продовольственной безопасности.